第十三章 动载荷
13－1 铸铁杆AB 长m l 8.1=，以等角速度绕垂直轴O －O 旋转如图示。已知铸铁的比重
3/74m kN =γ，许用拉应力[]MPa 40=σ，材料的弹性模量E ＝160 Gpa 。试求此
杆的极限转速，并计算此杆在转速m r n /100=时的绝对伸长。
解： （1） 极限转速
m r
n s s l g l g A A Nd
l
g
A dr r qd r Nd x r g
Adr
m a r qd x r a jx d l n n 1092260137.114175.130799.010*******.92)
2(][2][)2
(21][)2
(21)()()()()(235
22
2
2222
2
2====?????=≤≤≤=
=
==
==?π
ω
ωγσωσωγσσωγωγω
（2） 当n ＝1000m
r
cm m Eg l r EA r Nd l s n l 0252.01052.28
.91016039.072.104107423)2(2)(21
72.10460
1000
26024
92233220=?=???????===?=?==
-?ωππω
13－2 桥式起重机的横梁由14号工字钢组成，中间悬挂一重物Q ＝50kN ，吊索截面
241050m A -?=，起重机以匀速s m v /1=向前移动（方向垂直于纸面），当起重机
突然停止移动时，重物像单摆一样向前摆动，由此时吊索及梁在垂直平面内的最大应力比原来增大多少？（设吊索自重以及由重物摆动引起的斜弯曲影响都忽略不计）。 解：01=v 时
22m a x 3
02
25276.14
1
41102:1276.14
1
8.95041??==
=?===?====l P N cm W I N KN l V g Q m a P s
m r V a d d z n d n （1）梁 ：MPa W M z d d 64.15102
425
276.1max max =??==
σ
（2）吊索： MPa A P d d 55.2105276
.14
max =?==
-σ 13－3 轴上装一钢质圆盘，盘上有一圆孔。若轴与盘以s 140=ω的匀角速度旋转，论求轴内由这一圆孔引起的最大正应力。 解：
2
3
m a x m a x 22
225.1212.021*********.01060041
411060064003.03.04
7800640404.0m
MN W M m
N L P N N
a g
A m a P s m r a z d d d d n n d n =??==?=??===????
=???=
==?==πσπ
δ
γω
13－4 飞轮轮缘的平均直径D ＝1.2m ，材料比重3/72m kN =γ，弹性模量GPa E 200=，
轮缘与轮幅装配时的过盈量mm D 2.0=?，若不计轮相的影响，求飞轮允许的最大转速。 解：
m
r D V n n
D V s m V s
m D E g D V V
gE
D D D D D V g
E E V g
A N V
g
A D g A D q N D g A
q d d d D d 10722
.11
36.67606060
2236.6745372.11072102008.9102.0412122
2
39322
2
2
2
222
=???===
===??????=???==?=?∴?==
=====?==
-πππωγγεεγ
σεγ
σγωγωγ
12－5 长8rn 的No20a 槽钢被吊在绳子上以s m /8.1的等速下降。如下降速度在s 2.0内均
匀地减小到s m /6.0，试求槽钢内的最大弯曲正应力和最大挠度。 解：
GPa
E cm
b cm y cm I cm W m N M kg q a No g a
K s m t V V a c z z d t 2107;
01.21282.248.2218.963.22:2061.18
.96
1162.08.16.0432
======?==+=+
=-=-=
-=
cm
m qa EI f MPa
W M m N qd P M N L q P m
N K q q d z d d d d d d d d 37.80837.010*********
.357636359102.241428
9.1427241.35732.14282
4
432.142881.3572
1
211.35761.18.2218
9max 6max max max ==????-=-==?==?=??-?=??-?==??=?=
=?=?=∴--σ
13-6 图示机车车轮以min /300r n =的转速旋转。平行杆AB 的横截面为矩形，
cm b cm h 8.2,6.5==，长度cm r cm l 25,200==，材料的比重3/8.7cm g =γ。
试确定平行杆最危险的位置和杆内最大正应力。
解：
2
62
2
m a x m a x 2
22.10710056
.0028.06123138813138]
)60
302(81.925.01[7800028.0056.0)1()1(m MN W M Nm g R A g a q qd z d d =?????===??+??=+?=+=-σπωγ
13－7 调速器绕O －O 轴旋转，转速n ＝100r/min ，尺寸如图示。若略去BC 杆的惯性力，
假定AB 杆不变形，E=200GPa ，试求BC 杆内的最大正应力。
解：
M P a
A Q W M Nm
Q
P
f f Q l P M N
P s n m EI Ql f m I EI Ql g g Q P f g
Q r g Q m a P EI l P fd d d
d BC d d d BC BC
d d n d BC d 4.15217.025.15203.0004.020
004.003.0618.1218.1242.06.12205.310133.0206.12204.05.315.31133.047.108.912.08.9201
47.1060
10026020133.0106.11020034.0203106.1004.003.012
1
312.0)12.0(2
max max 2
10
933
4
1033
2
2
2=+=?+??=+==-=??-=??-?=?-?==-?==??===?????==?=??=-?=+==
==--σππωωωω
13－8 图示钢轴AB 的直径为8crn 。轴上有一直径为3cm 的钢质圆杆CD ，CD 垂直于AB 。
若AB 以匀角速度s 140=ω转动。材料的许用应力[]MPa 70=σ，比重为
3/8.7cm g 。试校核AB 轴及CD 杆的强度。
解：
N
x d x N m
N qd m
d
x m N qd m
x m
N x x Ax m a x qd d n 1123662700251004.02
376206.0627004008.04
7800)(6.004
.021222=======????=?==?π
ωγ
自重
KN
N N N N N
AL N CD
d d CD 45.111145121511236215)04.06.0(08.04
8.97800max 2==+=+=∴
=-???==π
γ
CD 杆 ][28.21008
.04
45.116max max σπσ<=???==
-KN A N d d AB 轴
]
[3.6810
08.04322.145.11326
3
3max max max σππσ<=?????=??==
-MPa L d N W M d z d d
13－9 在直径为0.1m 的轴上，装着一个转动惯量为2
500s m N ??的飞轮，轴的转速
min /300r n =。制动器突然制动，将飞轮在20转内刹停（等减速），试求轴内
最大剪应力之值（轴承摩擦力不计）。
解：πππω106030026020=??==n
M P a W M m KN m N I M s n r n z d d d 101
.032
965.1965.1196593.3500193.34
5
2202)
10(2220
203
max max 0max
22
2
01212011=??==
?=?=?=?===???==?==-∴
==πτεπππ?ωεπ
?ε?
ωωωρ
13－10 直径d ＝30 cm ，长l ＝600cm 的木桩，下端固定，上端受重W =5kN 的重物作用，木材的E =10GPa ，求下列3种情况下木桩内的最大正应力，
（1）重物以突加方式作用于木桩上，
（2）重物自离桩顶100cm 的高度自由落下，
（3）在桩顶放置直径为15cm ，厚度为2cm ，弹性模量E ＝8MPa 的橡皮垫，重物仍从离
桩顶100cm 高度自由落下。
解：（1）突加：2=d K
M P a A W K d j d 14.00707.023.02
4105223=?=????=?=?=πσσ （2）冲击：m EA Wl j 52931024.43
.010106105-?=????
???==?π
M P a
K H K d j d j d 4.152170707.02171024.41
2112115=?=?==??++=?+
+=-σσ
（3）冲击：
MPa
K H K m
EA a W d j d j d j 62.32.51707.02.5110
494.71
21121110494.71007.71024.415.0108402.01051024.41024.44
4432
633
3
=?=?==??++=?++=?=?-?=??????-
?=?-?=?------σσπ
13－11 一梁受冲击载荷作用，计算图示的两种情况下梁内最大弯曲正应力之比。梁本
身质量忽略不计。
解：设
j
j
j d j H
H
H K H ?=?+=?++=>>?221211,12 2
122121,2
21243243)2(,3)(max )(max )()()(max )(max max )(max
)(max )(max )()
()(33)(3
)()
()()()(=?=?======
=?=???=W M W M K K Pl M Pl M K K EI Pl EI l P EI Pl K K b a b d
a d
b a b d a d b d a d b d a d b j a j b j
a j
b d a d σσσσ
当j d H K ?++=211时，)4811()611(223
3
)()
(max )(max )
(Pl
HEI
Pl
HEI
K K b d a d b d a d +
+++==σσ
13－12 重量P ＝2kN 的冰块以等速度s m v /1=运动，撞击在长度L =3m ，直径d ＝0.2m 的
木桩的顶端上，试求木桩内的冲击应力。已知木桩的E =11GPa ，木桩的质量可略去不计。
解： cm EI Pl j 08.22.01011364
310233
9333=???????==
?π
M P a
W Pl K g V K j a d j d 9.1664.7214.2)2.0(32
3102214.2214.2214
.21008.28.9133max
222=?=????=?=?==??=??=-πσσ
13－13 图示铅直钢杆AB ，上端A 固定，下端B 有一圆盘，上面放一个螺旋弹簧以缓和冲击
作用。此弹簧在1kN 的静荷作用下缩短0.0625cm ，AB 杆长L ＝400cm ，杆的直径为4cm ，重物Q ＝15kN ，沿杆自由落下，E ＝200Gpa 。试求使杆中的应力等于120MPa ，重物下坠所须的高度H 应等于多少？并求如没有弹簧时，引起杆AB 内相同冲击应力重物下坠容许的高度。
解：
（1） 弹簧常数：
m
H H
K M P a
M P a m MN A Q m
EA Ql m
C Q m
N C j j j j
j d d d j j 384.0)10371.910239.0(40)(4040]1)110[(2
1
2111012120120][1294.1102.010*********.002.0102004101510371.9106.115000106.1625.01000331222633293366=?+?=+?=?=?--≤?++≥===
∴
==≈=???==?=?????==??=?==?==-----λσσσσπσπλ (2) 无弹簧即 0=λ，
m H j 00956.010239.0404031=??=?=-
13－14 图示16号工字钢梁左端固定铰支，右端置于一螺旋弹簧上，弹簧共有10圈，平
均直径为100mm ，簧丝直径为20mm ，若梁的许用应力[]MPa 160=σ，E ＝200GPa ，弹簧的许用剪应力[]MPa 200=τ，G ＝80GPa ，现有Q ＝2kN 的重物自高度H 处自由落下冲击于梁的中点，试求许可高度H 。
解：弹簧所受压力KN Q
P 12
==
m Gd n PD j 4
4
93343105.6202
.01080101.010188-?=??????==λ 弹簧指数 520
100
==
=d D C ； 8.47
.41200
200][7.411002
.01
.0101831.1831
.15615.0454154615.044141
63
33===
===??????=?=?==+-?-?=+--=-j d d d n n j K MPa
MPa d PD K W M K C C C K ττττππτ
1564
.10160
180][64.1010
14143
1024141,113016''6
33
4===
===????=====-j d d d z z j z z K MPa
MPa W Ql W M cm W cm I I
NO σσσσσ
综合考虑梁和弹簧，系统的动荷系数应取8.4=d K ，由
j d j d K H H K ?--≤∴?+
+=]1)1[(2
1
,2112 m
H m EI Ql f j j j j 34244
6
9333103.241023.36]1)18.4[(2
1
1023.36105.6221
10
3.1110200483102214821-----?=??--≤?=?+??????=+=+=?λλλ
13-15 在两根No 20a 工字钢梁上装有一家绞车，其下有一载重盘。重物Q =1kN 从高度
h =40cm 处自由降落在盘上，已知绳长L =1200cm ，绳的横截面积2
75.1cm A =，绳的弹性模量E =170GPa ，梁的弹性模量E ＝200Gpa ，试求绳内及梁内的最大应力。
解： EA
QL
EI Ql l f l
j +?=?+=?48232
No 20aI ： 432370,237cm I cm W z z ==，
9.2310
528.14
.021*********.110403.010125.110403.01075.11017012
10110125.11070.231020048810121333334
933
8
9332=??++=?+
+=?=?+?=??=?????=??=???????=--------j d j l H K m m l m f （1） 绳：MPa A Q j 86.210
75.12101243
=???==-σ
MPa K d j d 3.689.2386.2=?=?=σσ
（2） 梁：MPa W Ql W M z z
j j 22.410237*********
3max max =????=??==
-σ MPa K d j d 8.1009.2322.4max =?=?=σσ
13－16 圆轴直径d ＝6cm ，l =2cm 。左端固定，右端有一直径D ＝40cm 的鼓轮，轮上绕以钢
绳，绳的端点悬挂吊盘。绳长cm l 1000
1=，横截面面积2
2.1cm A =，E ＝200Gpa 。轴的剪切弹性模量G =80Gpa 。重量Q ＝800N 的物块自h ＝20crn 处落于吊盘上，求轴内最大剪应力和绳内最大正应力。
解： m EA Ql l j 3
49
3110333.0102
.11020010103.0-?=?????==?
m D
l r a d GI l QD GI l M j j n n n 3333
9310962.02.0145.310333.02
10145.306
.0108032
24.0108.02121---?=?+?=?
+?=?∴
?=????????=?==?π? 4.2110
962.02
.02112113=??++=?+
+=-j d H K （1）绳： MPa K MPa A Q d j d j 5.1424.2166.666.610120108.06
3
=?=?==??==
-σσσ
（2轴：
MPa
K MPa d PD W M d j d n n j 7.804.2177.377.303
.02.0108.05.032
21
max max 3
33max
=?=?==????=?==ττππτ
13－17 重物Q =200N ，自h ＝1.5cm 的高度降落，冲击在一个圆环上，圆环平均直径D ＝
50cm ，其截面为圆形，直径d =3cm 。圆环材料为低炭钢，E ＝200Gpa 。若不计圆环质量，试求环内最大应力。
解： m EI
PR j 44
93
3310586.0)03.0(64
10200)25.0(102.0149.0149
.0-?=????==?π
Nm R M H K j j d 9.1525.0102.0318.03189.065.2310586.0105.12112113max 4
2
=???===???++=?++=--
MPa
K MPa W M m d W d j d z j j z 9.14165.236610
65.29
.151065.203.03232
max max
6
max
max 3
633=?=?==?=
=?=?=
=
--σσσπ
π
13－18 梁相同简支梁分别支承如图（a ）和图（b ）所示，受到同一重物Q 以速度v 冲击，
试分别计算其动荷系数。
解：EI
Ql j 483
=?
（a ） gh V 2=
3
2
2
)(481111211gQl EIV g V H K
j
j a d
+
+=?+
+=?++=
（b ） )(b d
K ＝
2
=?j
g V 3
2
48gQl
EIV
13－19 CD 杆长100cm ，截面为正方形2
33cm ?，杆端锤重60N ，杆原轴（半径R =20cm ）
固定在一起，并以转速min /100r n =绕AB 轴旋转。试求当轴AB 突然停止时，杆内的最大应力和最大挠度（杆的质量忽略不计）．
解： EI
l P P P mV d d d d 32
21212121?=??=
cm EI l P MPa L P Wz M N
P KN EI g Q R l l
P EI
l P R l g Q d d d d d d d d 546.103
.010********.62632.13903.06
6.6266.392)03.0(121102008.960)2.01(13)(331)(4
9333
max max 2
4932322=?????==?=??==
=∴=???+=?+==+σω
13－20 图示各梁皆为No20a 工字钢梁，梁上荷重Q =5kN ，不计梁本身的质量，试求此
荷重振动的自然频率。已知：E =210GPa ，L =4m 。
解：NO 20aI ：I ＝23704
cm
j
g ?=
ω （a ） 89333
)
(10237010210341053-??????==?EI Ql a j
s
14.210214.08.9==ω
（b ）
m EI Ql
a j
b j 00134.016
148)
(3)(=?==?
s 15.8500134.08.9==ω
（c ） m EI Ql
a j c j 3)
(3
)(10335.064
1192-?=?=
=? s 12.17110335.08.93=?=-ω
13－21 重2.4kN 的电动机，被装在两根NO.14工字钢悬臂梁的端部。电动机的转速
min /600r n =，在运转时所产生的离心惯力等于400N ，E ＝200GPa ，假定阻力
与振动运动的速度成正比，阻尼系数s 12=γ。梁的质量可略去不计。试求：（1） 梁内最大正应力，(2) 引起共振现象时梁的长度以及此时梁内的最大正应力。
解： NO 14I ： 3
4
102,712cm W cm I z z == （1）
MPa Ql W M z j 5.231021022104.22102263max max =????=?==-σ
(2) 干扰力频率：s n P 12060
600
2602πππ=?==
共振时： s
g p j 120,πωω=?=
=
m g j 3221048.2)20(8.9-?===?πω
m
Q EI l EI
Ql j j 64.1414.4104.21048.2107121020033333338933==???????=?=∴
=?--
放大系数 71.152
2204
1)
()(4)](1[1
2
2
2
=?==
+-=
π
ω
ω
ωωβn
P
n
P
MPa W
Ql
j 3.1910102264.1104.2263=????==
-σ MPa
Q H Q
H K K j d d j d 8.693.19618.33.19)2400
400
71.151()1()1(,max =?=??+=+=+=?=σββ
σσ
12－22 梁的跨度为L ，刚度为EI ，试问集中质量m 的作用点位置改变时，梁的自由振
动频率将如何变化？（梁的本身质量略去不计）。
解： EIl
x x l mg EIl x x l P j 3)(3)(2
222-=-=?
2
2)(3x
x l m E I l
g j -=
?=ω
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1.轴的扭转剪应力公式τρ =T I P ρ适用于如下截面轴( ) A.矩形截面轴 B.椭圆截面轴 C.圆形截面轴 D.任意形状截面轴 2.用同一材料制成的实心圆轴和空心圆轴，若长度和横截面面积均相同，则抗扭刚度较大 的是哪个?( ) A.实心圆轴 B.空心圆轴 C.两者一样 D.无法判断 3.矩形截面梁当横截面的高度增加一倍、宽度减小一半时，从正应力强度考虑，该梁的承 载能力的变化为( ) A.不变 B.增大一倍 C.减小一半 D.增大三倍 4.图示悬臂梁自由端B 的挠度为( ) A.ma a EI ()l -2 B. ma a EI 32()l - C.ma EI D. ma a EI 22()l - 5.图示微元体的最大剪应力τmax 为多大?( ) A. τmax =100MPa B. τmax =0 C. τmax =50MPa D. τmax =200MPa 6.用第三强度理论校核图示圆轴的强度时，所采用的 强度条件为( ) A. P A M W T W Z P ++()()242≤［σ］ B.P A M W T W Z P ++≤［σ］ C. ()()P A M W T W Z P ++22≤［σ］ D. ( )()P A M W T W Z P ++242≤［σ］ 7.图示四根压杆的材料、截面均相同，它 们在纸面内失稳的先后次序为( ) A. (a),(b),(c),(d)
B. (d),(a),(b),(c) C. (c),(d),(a),(b) D. (b),(c),(d),(a) 8.图示杆件的拉压刚度为EA，在图示外力作用下其变形能U的下列表达式哪个是正确的?( ) A. U=P a EA 2 2 B. U=P EA P b EA 22 22 l + C. U=P EA P b EA 22 22 l - D. U=P EA P b EA 22 22 a + 9图示两梁抗弯刚度相同，弹簧的刚度系 数也相同，则两梁中最大动应力的关系 为( ) A. (σd) a =(σd) b B. (σd) a >(σd) b C. (σd) a <(σd) b D. 与h大小有关 二、填空题(每空1分，共20分) 1.在材料力学中，为了简化对问题的研究，特对变形固体作出如下三个假设：_______，_______，_______。 2.图示材料和长度相同而横截面面积不同的两杆，设材料的重度为γ，则在杆件自重的作用下，两杆在x截面处的应力分别为σ(1)=_______，σ(2)=_______。 3.图示销钉受轴向拉力P作用，尺寸如图，则销钉内的剪应力τ=_______，支承面的挤压应力σbs=_______。
《材料力学复习题》 考试形式：开卷。 1.构件在外荷载作用下具有抵抗破坏的能力为材料的（）；具有一定的抵抗变形的能力为 材料的（）；保持其原有平衡状态的能力为材料的（）。 答案：强度、刚度、稳定性。 2.图示圆截面杆件,承受轴向拉力F作用。设拉杆的直径为d，端部墩头的直径为D，高度 为h，试从强度方面考虑，建立三者间的合理比值。已知许用应力[σ]=120MPa，许用切应力[τ]=90MPa，许用挤压应力[σbs]=240MPa。 解：由正应力强度条件 由切应力强度条件 由挤压强度条件 式(1)：式(3)得 式(1)：式(2)得 故D：h：d=1.225：0.333：1 3.轴力是指通过横截面形心垂直于横截面作用的内力，而求轴力的基本方法是（）。
答案：截面法。 4.工程构件在实际工作环境下所能承受的应力称为（），工件中最大工作应力不能超过 此应力，超过此应力时称为（）。 答案：许用应力，失效。 5.所有脆性材料，它与塑性材料相比，其拉伸力学性能的最大特点是（）。 （A）强度低，对应力集中不敏感； （B）相同拉力作用下变形小； （C）断裂前几乎没有塑性变形； （D）应力-应变关系严格遵循胡克定律。 答案：C 6.现有三种材料的拉伸曲线如图所示。分别由此三种材料制成同一构件，其中：1）强度 最高的是（）；2）刚度最大的是（）；3）塑性最好的是（）；4）韧性最高，抗冲击能力最强的是（）。 答案：A，B，C，C 7.试计算图示各杆的轴力，并指出其最大值。 答案 （a）F NAB=F,F NBC=0,F N，max=F （b）F NAB=F,F NBC=－F,F N，max=F （c）F NAB=－2 kN, F N2BC=1 kN,F NCD=3 kN,F N，max=3 kN （d）F NAB=1 kN,F NBC=－1 kN,F N，max=1 kN
材料力学(金忠谋)第六版答案第02章 习题2-1 一木柱受力如图示，柱的横截面为边长20cm的正方形，材料服从虎克定律，其弹性模量E??105MPa．如不计柱自重，试求：作轴力图；各段柱横截面上的应力；各段柱的纵向线应变；柱的总变形．解：轴力图AC段应力???100??260????106?a????a CB 段应力?????106?a????a AC段线应变???4N- 图??????10??105CB段线应变????????10?4 5??10 总变形??????10?4???10?4???10?3m 2-2 图(a)所示铆接件，板件的受力情况如图所示．已知：P＝7 kN，t＝，b1＝，b2=，b3=。试绘板件的轴力图，并计算板内的最大拉应力。解: 轴力
图?1?1???22?73?2??107?1 0?6???a ??2?107?10?6???a ?3? 7?107?10?6???a ??2最大拉应力?max??3???a 2-3 直径为１cm 的圆杆，在拉力P＝10 kN的作用下，试求杆内最大剪应力，以及与横截面夹角为?＝30o的斜截面上的正应力与剪应力。解: 最大剪应力?max??2?12?2?107?6??10?10???a 221?d??14 ??30?界面上的应力???????2?1?cos2????3???a 2?sin2???sin30????a ?22-4 图示结构中ABC与CD均为刚性梁，C与D均为铰接，铅垂力P＝20kN作用在C铰，若杆的直径d1=1cm，杆的直径d2=2cm，两杆的材料相同，E＝200Gpa，其他尺寸如图示，试求两杆的应力；C点的位移。解1杆的应力?(1)??1?d1244?20??12?107?10?6???a 2杆的应力?(2)?2?1?d2422?20??22?107?10? 6???a ?l1? C点的位
三明学院2009～2010学年第二学期 《材料力学》期末考试卷(B) （考试时间：120分钟） 使用班级： 学生数： 任课教师： 考试类型 闭卷 题 序 一 二 三 四 五 六 总分 得 分 阅卷人 一．填空题（20分） 1. 材料力学对可变形固体的假设有连续性假设、均匀性假设和各向同性假设。（每空1分，共3分） 2.第一到第四强度理论用文字叙述依次是最大拉应力理论、最大拉应变理论、最大剪应力理论和形状改变能理论。（每空1分，共4分） 3. 为保证工程结构或机械的正常工作，构件应满足三个要求，即 强度要求、 刚度要求 及 稳定性要求 。（每空1分，共3分） 4．四种基本变形是 拉伸（压缩） 、 剪切 、 扭转 及 弯曲变形 。（每空1分，共4分） 5．矩形截面梁的弯曲剪力为Q ，横截面积为A ，则梁上的最大切应力为1.5Q A 。（2分） 6. 主平面是指通过受力物体的一点所做的诸平面中没有剪应力的那个截面，主平面上的正应力称为该点的主应力。（每空1分，共2分） 7. 图示正方形孔边长为a ，圆盘直径为D ，若在该圆盘中间位置挖去此正方形孔， 则剩下部分图形的惯性矩y z I I ==4 4 6412 D a π-。（2分） 二、选择题（每小题2分，共30分） （ B ）1．求解装配应力和温度应力属于 。 A 静定问题； B 静不定问题； C 两者均不是。 （ B ）2．圆轴受扭转变形时，最大剪应力发生在 。 A 圆轴心部； B 圆轴表面； C 心部和表面之间。 （ A ）3．梁受弯曲变形时，最大剪应力发生在 。 A 梁的轴心处； B 梁的表面； C 轴心处和表面之间。 （ B ）4．弯曲内力与外加载荷成 。 A 非线性关系； B 线性关系； C 二次函数关系。 （ C ）5．为提高弯曲刚度，下列措施中不能采用的是 。 A 改善结构形式； B 选择合理的截面形状； C 增大弹性模量E 。 （ C ）6．在强度理论中，对于塑性材料，在三向拉应力相近时，应采用 。 A 第三强度理论； B 第四强度理论； C 最大拉应力理论。 （ A ）7．弯曲内力中，弯矩的一阶导数等于 。 A 剪力； B 剪力的平方； C 载荷集度 （ B ）8．塑性材料在轴向拉伸过程中，当应力低于 时，材料力学性能适用于虎克定律。 A ．p σ B ．e σ C ．b σ （ B ）9．在连接件上，剪切面和挤压面分别 于外力方向 A.垂直、平行 B.平行、垂直 C.平行 D.垂直 （ B ）10．如图所示结构，则其BC 杆与AB 杆的变形情况为 。 A ．BC 杆轴向拉伸，A B 杆轴向压缩 B ．B C 杆轴向压缩，AB 杆轴向拉伸 C ．BC 杆扭转，AB 杆轴向拉伸 D ．BC 杆轴向压缩，AB 杆扭转 . 系 班 姓名 座号 成绩 . ...................................................... 密 .................................... 封 ................................ 线 ...................................................... y z
材料力学第五版课后答案 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3/35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解 ： 墩 身 底 面 的 轴 力 为 ： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3 图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(22m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042 -≈-=-== σ
[习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()( l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 2 2 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ， dx l d d du d x l d d d 2)22( 1 2112-==+- du d d l dx 1 22-= ，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(2 02100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 112 21021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 12 2122)(2d d d d E Fl π214d Ed Fl π=
附录I 截面图形的几何性质 I-1 求下列截面图形对z 轴的静矩与形心的位置。 解：（a ）)2 )2((2)2(2 h t h b t h ht t h bt s z ++=? ++= h b h t h b h b t h t h b t A s y z c +++=+++==2)2()()2)2((2 2 （b ） 3223 32219211)}2)4 ()43()41 ()43(32(])4()43[(2{4442D D D D D D D D D D s z =--?-+??-=ππ D D D D D D A s y z c 1367.0])2 ()43[(2)44(219211223 =-?+?==π （c ） ]22)[(22)(2 h t t b t h ht t t t b s z + ?-=?+??-= ) (2)(2 t b h h t t b A s y z c -++-== I-2 试求（1）图示工字形截面对形心轴 y 及 z 的惯性矩z I 与I y 。 （2）图示 T 字形截面对形心轴的惯矩z I 与I y 。 t b
解(a) 12 )2)((12)2)((123 333t h t b bh t h t b bh J z ---=---= 12))2(2(12))(2(1222333t t h b t t t h tb J y -+=-+= (b) cm y c 643.9) 520515(2) 515(552522=?+?-?+?= 4 3 34 232 3161512 1551252010186520)643.91025(12 205515)5.2643.9(12515cm J cm J y z =?+?==??--+?+??-+?= I-3 求图示椭圆截面对长轴的惯矩、惯性半径与对形心的极惯矩。 解： θθcos , sin ?=?=a z b y θθd b dy cos = ??--?==∴ b b b b z zdy y dA y J 222 322 223 224 cos sin 2cos cos sin 2ab d ab d b a b J b b z π θθθθθθθπ π==?= ?? -- (a) b
选择题（20分） 1、图示刚性梁AB 由杆1和杆2支承，已知两杆的材料相同，长度不等，横截面积分别为A 1和A 2，若载荷P 使刚梁平行下移，则其横截面面积（ ）。 A 、A 1〈A 2 B 、A 1 〉A 2 C 、A 1=A 2 D 、A 1、A 2为任意 2、建立圆周的扭转应力公式τρ=M ρρ/I ρ时需考虑下列因素中的哪几个？答：（ ） （1）扭矩M T 与剪应力τρ的关系M T =∫A τρρdA （2）变形的几何关系（即变形协调条件） （3）剪切虎克定律 （4）极惯性矩的关系式I T =∫A ρ2dA A 、（1） B 、（1）（2） C 、（1）（2）（3） D 、全部 3、二向应力状态如图所示，其最大主应力σ1=（ ） A 、σ B 、2σ C 、3σ D 、4σ 4、高度等于宽度两倍(h=2b)的矩形截面梁，承受垂直方向的载荷，若仅将竖放截面改为平放截面，其它条件都不变，则梁的强度（ ） 题一、3图 题一、1图
A 、提高到原来的2倍 B 、提高到原来的4倍 C 、降低到原来的1/2倍 D 、降低到原来的1/4倍 5. 已知图示二梁的抗弯截面刚度EI 相同，若二者自由端的挠度相等，则P 1/P 2=（ ） A 、2 B 、4 C 、8 D 、16 二、作图示梁的剪力图、弯矩图。（１５分） 三、如图所示直径为d 的圆截面轴，其两端承受扭转力偶矩m 的作用。设由实验测的轴表面上与轴线成450方向的正应变，试求力偶矩m 之值、材料的弹性常数E 、μ均为已知。（15分） 四、电动机功率为9kW ，转速为715r/min ，皮带轮直径D =250mm ，主轴外伸部分长度为l =120mm ，主轴直径d =40mm ，〔σ〕=60MPa ，用第三强度理论校核轴的强度。（15分） 题一、5图 三题图 二 题 图
材料力学阶段练习一 及答案
华东理工大学 网络教育学院材料力学课程阶段练习一 一、单项选择题 1.如图所示的结构在平衡状态下，不计自重。对于CD折杆的受力图，正确的是( ) A. B. C. D.无法确定 2.如图所示的结构在平衡状态下，不计自重。对于AB杆的受力图，正确的是( )
A. B. C. D.无法确定 3.如图所示悬臂梁，受到分布载荷和集中力偶作用下平衡。插入端的约束反力为( )
A.竖直向上的力，大小为qa qa 2；逆时针的力偶，大小为2 qa B.竖直向上的力，大小为qa 2；顺时针的力偶，大小为2 qa C.竖直向下的力，大小为qa 2；逆时针的力偶，大小为2 qa D.竖直向下的力，大小为qa 2；顺时针的力偶，大小为2 4.简支梁在力F的作用下平衡时，如图所示，支座B的约束反力为( ) A.F，竖直向上 B.F/2，竖直向上 C.F/2，竖直向下 D.2F，竖直向上 5.简支梁，在如图所示载荷作用下平衡时，固定铰链支座的约束反力为( )
A.P，竖直向上 B.P/3，竖直向上 C.4P/3，竖直向上 D.5P/3，竖直向上 6.外伸梁，在如图所示的力和力偶作用下平衡时，支座B的约束反力为( ) A.F，竖直向上 B.3F/2，竖直向上 C.3F/2，竖直向下 D.2F，竖直向上 7.如图所示的梁，平衡时，支座B的约束反力为( ) A. qa，竖直向上 B. qa，竖直向下 C. qa 2，竖直向上 D. qa 4，竖直向上 8.关于确定截面内力的截面法的适用范围有下列说法，正确的是( )。
A.适用于等截面直杆 B.适用于直杆承受基本变形 C.适用于不论基本变形还是组合变形，但限于直杆的横截面 D.适用于不论等截面或变截面、直杆或曲杆、基本变形或组合变形、横截面或任意截面的普遍情况 9.下列结论中正确的是( )。 A.若物体产生位移，则必定同时产生变形 B.若物体各点均无位移，则该物体必定无变形 C.若物体无变形，则必定物体内各点均无位移 D.若物体产生变形，则必定物体内各点均有位移 10.材料力学根据材料的主要性能作如下基本假设，错误的是( )。 A.连续性 B.均匀性 C.各向同性 D.弹性 11.认为固体在其整个几何空间内无间隙地充满了物质，这样的假设称为( ) A.连续性 B.均匀性 C.各向同性 D.小变形 12.如图所示的单元体，虚线表示其受力的变形情况，则单元体的剪应变γ＝( )。 A.α B.2α
习题2-1一木柱受力如图示，柱的横截面为边长20cm 的正方形，材料服从虎克定律，其弹性模量E0.10 10 5MPa．如不计柱自重，试求： （1）作轴力图； （2）各段柱横截面上的应力； （3）各段柱的纵向线应变； （4）柱的总变形． 解： （1）轴力图 （2） AC 段应力 100 10 3 2.5 10 6 a 2.5 a 0.2 2 CB 段应力 260 10 3 6.5 10 6 a 6.5a 0.2 2 （ 3）AC 段线应变 0.12.5 2.510 4N- 图105 CB 段线应变 0.16.5 6.510 4 105 （ 4）总变形 2.510 4 1.5 6.5 10 4 1.5 1.35 103 m 2-2图 (a) 所示铆接件，板件的受力情况如图（ｂ）所示．已知：P＝ 7 kN ， t＝ 0.15cm， b1＝ 0.4cm，b2 =0.5cm， b3=0.6cml 。试绘板件的轴力图，并计算板内的最大拉应力。 解: （1）轴力图
1 7 （2） 1 3 10 7 10 6 194.4 a 0.4 0.15 2 2 7 3 10 7 10 2 0.5 0.15 2 3 0.15 7 107 10 0.6 2 6 6 311.1 a 388.9 a 最大拉应力 max3388.9 a 2-3 直径为１ cm 的圆杆， 在拉力 P ＝ 10 kN 的作用下， 试求杆内最大剪应力， 以及与横截面夹角为 ＝ 30o 的斜截面上的正应力与剪应力。 解 : （ 1） 最大剪应力 max 1 2 2 （ 2） 30 界面上的应力 2 10 10 7 10 6 63.66 a 41 d 2 12 1 cos 2 63.66 3 95.49 a 2 2 sin 2 63.66 sin 30 55.13 a 2 2-4 图示结构中 ABC 与 CD 均为刚性梁， C 与D 均为铰接，铅垂力 P ＝ 20kN 作用在 C 铰，若（ 1）杆的 直径 d 1=1cm ，（ 2）杆的直径 d 2=2cm ，两杆的材料相同， E ＝ 200Gpa ，其他尺寸如图示，试求（ 1）两杆 的应力；（ 2） C 点的位移。 解 （ 1） 1 杆的应力 (1) 4 20 10 7 10 6 254.6 a 41 d 1 2 12 2 杆的应力 (2) 2 2 20 10 7 10 6 127.3 a 41 d 2 2 22 （ 2） C 点的位移 l 1 l 1 254.6 2 2.546 10 3 m 0.2546cm (1) 200 10 3
材料力学 试卷B 考试时间为120分钟 一、选择题（每题2分，共30分） 1. 通常以（ ）作为塑性材料的极限应力。 A. b σ B. s σ C. 0σ D. σ 2. 梁的正应力公式是在“平面弯曲”前提下推导得到的，“平面弯曲”即（ ）。 A. 梁在平面力系作用下产生的弯曲 B. 梁的内力只有弯矩没有剪力的弯曲 C. 梁的横截面变形后仍为平面的弯曲 D. 梁的轴线弯曲变形后仍为（受力平面内）平面曲线的弯曲 3. 实心圆截面轴的极惯性矩计算式为（ ）。 A. 464 D I π ρ= B. 432 D I z π = C. 464 D I z π = D. 432 D I π ρ= 4. 压杆稳定计算中，欧拉公式适用于（ ）杆件。 A. 大柔度 B. 中柔度 C. 小柔度 D. 任意柔度 5. 对于受拉压作用的等直杆，下列说法哪一种正确( )。 A. 若杆件总变形为零，则各截面上的应变均为零； B. 若有温度变化，则在杆内必产生温度应力； C. 某一截面上的应变为零，该截面上的应力也为零； D. 若杆件总变形不为零，则各截面上的应变均不为零。 6. 构件抵抗变形的能力称为构件的（ ） A. 应变 B. 强度 C. 应力 D. 刚度
7. 实心圆轴扭转时，若已知轴的直径为d ，所受扭矩为T ，试问轴内的最大剪应力和最大正应力各为多大（ ） A. max max 316,0T d τσπ== B. max max 332,0T d τσπ== C. max max 3320,T d τσπ== D. max max 3 160,T d τσπ== 8. 图1所示梁进行强度计算时，最大剪力应取（ ）。 A. F B. 2F C. 1.25F D. 1.75F 2F F 图1 图2 9. 图2所示空心圆截面梁弯曲时，最大弯曲正应力公式max max z My I σ=中max y 为（ ）。 A. D B. d C. 2D d - D. 2 D 10. 梁产生平面弯曲，当某截面的剪力为零时，则（ ）。 A. 此截面上弯矩有突变； B. 此截面上弯矩有极值； C. 此截面上弯矩一定为该梁的最大值； D. 此截面上的弯矩一定为零。 11. 半径为R 的实心圆截面轴扭转时，其强度校核的计算式为（ ）。 A. []p TR I σ≤ B. []p TR I τ≥ C. []p TR I τ≤ D. []p T I ρ σ≥ 12. 分析受力物体一点的应力状态时（二向应力状态），两个主平面之间的夹角为（ ）。 A. 0° B. 45° C. 60° D. 90° 13. 实心圆轴扭转时，若将轴的直径减小一半，横截面上的最大切应力变为原来的（ ）倍，圆轴单位长度扭转角是原来的（ ）倍。 A. 2 4 B. 4 8 C. 8 16 D. 2 2 14. 简支梁受载荷如图3所示，选取梁左端为坐标原点建立坐标系，则求解该简支梁的挠曲线所应用的边界条件为（ ） A. 0,0;0,0x w x w '==== B. 0,0;0,0x w x w '''====
1、 轴向拉伸的等直杆，杆内任一点处最大剪应力的方向与轴线成 ___________。 2、 一空心圆截面直杆，其内、外径之比为α=0.8，两端承受轴向拉 力作用，如将内、外径增加一倍，则其抗拉刚度将是原来的________倍。 3、 在减速箱中，转速低的轴的直径比转速高的轴_____________。 4、 若梁上某段内的弯矩值全为零，则该段的剪力值为 _____________。 5、 梁的截面为对称的空心矩形，如图1所示，这时，梁的抗弯截面 模量W 为_______________。 6、 在梁的变形中挠度和转角之间的关系是____________。 7、 减小梁变形的主要途径有：_______________ 、 __________________ 、_________________。 8、 二向应力状态（已知x σ，y σ ，xy τ）的应力圆圆心的 横坐标值为_____________________，圆的半径为_____________。 9、与图2所示应力圆对应的单元体是____________向应力状态。 图1 图2 10、 将圆截面压杆改成面积相等的圆环截面压杆，其它条件不变，其柔度将 ________，临界应力将________。 工程上通常把延伸率δ>________的材料称为塑性材料。 b b h h 1 2
低碳钢经过冷作硬化处理后，它的_________极限得到了明显的提高。 图1正方形单元体ABCD ，变形后成为AB `C`D`。单元体的剪应变为_________。 简支梁全梁上受均布荷载作用，当跨长增加一倍时，最大剪力增加一倍，最大弯矩增加了_______________倍。 如图2所示截面的抗弯截面模量Wz =_________________。 运用叠加原理求梁的变形时应满足的条件是：___________________________。 已知梁的挠曲线方程为)3(6)(2 x l EI Px x y -= ，则该梁的弯矩方程是______________________。 图1 图2 单向受拉杆，若横截面上的正应力为σ0,则杆内任一点的最大正应力为_______，最大剪应力为____________。 图3应力圆，它对应的单元体属______________________应力状态。 细长杆的临界力与材料的____________________有关， 为提高低碳钢压杆的稳定性，改用高强刚不经济，原因是 _______________________________。 图3 z h b d τ σ
第五章 弯曲内力 5-1 试求下列各梁在指定1、2、3截面上的剪力和弯矩值． 解：（a ） 01=Q a M Q 202= a M Q 20 3= 01M M -= 02M M -= 2 3M M - = （b ） ql Q =1 ql Q =2 ql Q =3 2123ql M - = 2223ql M -= 232 3ql M -= （c ） qa Q -=1 qa Q -=2 qa Q 4 3 3= 01=M 2 2qa M -= 23qa M -= （d ） l q Q 0161= l q Q 02241= l q Q 033 1-=
01=M 20216 1 l q M = 03=M （e ） KN Q 51= KN Q 51-= KN Q 51-= 01=M 02=M 03=M （f ） KN Q 101= KN Q 102= KN Q 103= m KN M ?=51 m KN M ?=52 m KN M ?-=103 5-2 试写出下列各梁的剪力方程和弯矩方程，并作剪力图和弯矩图，确定|F max |和|M max |。 解：（a ） l M x Q 03)(= 00 3(x ) M x l M M -= l M Q 0 max 3= 0m a x 2M M = （b ） 0)(1=x Q pa x M =)(1 p x Q -=)(2 )()(2a x p pa x M --=
p Q =max pa M =max （c ） p x Q -=)(1 px x M -=)(1 p x Q 21)(2= )(2 3 )(2a x p px x M ---= p Q =max pa M =max （a ）Q 图 （b ）Q 图 （c ）Q 图 02M 0M P a （a ）M 图 （b ）M 图 （c ）M 图 4/qa （d ）Q 图 （e ）Q 图 （f ）Q 图 2 2 ql 22ql 22ql 2 2 ql （d ）M 图 （e ）M 图 （f ）M 图
一、低碳钢试件的拉伸图分为 、 、 、 四个阶段。(10分) 二、三角架受力如图所示。已知F =20kN,拉杆BC 采用Q235圆钢，［钢 ］=140MPa,压杆AB 采用横 截面为正方形的松木，[木 ]=10MPa ，试用强度条件选择拉杆BC 的直径d 和压杆AB 的横截面边长a 。 n ＝180 r/min ，材料的许用切应 四、试绘制图示外伸梁的剪力图和弯矩图，q 、a 均为已知。（15分） 五、图示为一外伸梁，l =2m ，荷载F =8kN ，材料的许用应力[]=150MPa ，试校核该梁的正应力强度。(15分) q a a 22 qa A B F C A B
六、单元体应力如图所示，试计算主应力，并求第四强度理论的相当应力。(10分) 七、图示矩形截面柱承受压力F 1=100kN 和F 2=45kN 的作用，F 2与轴线的偏心距e =200mm 。 b =180mm ， h =300mm 。求 max 和 min 。（15分） 八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ， p =100，试求压杆的临界力F cr 。(10 σx ＝100MPa τx ＝100MPa σy ＝100MPa l l l F A B D C 4F 100m m 100mm 60mm
分) 《材料力学》试卷（1）答案及评分标准 一、 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。 评分标准：各 2.5分。 二、 d =15mm; a =34mm ． 评分标准：轴力5分， d 结果5分，a 结果5分。 三、 =87.５ＭＰa, 强度足够． 评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。 四、 评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。 五、max =155.8MPa ＞［］=100 MPa ，但没超过许用应力的5%，安全． 评分标准：弯矩5分，截面几何参数 3分，正应力公式5分，结果2分。 六、（1）１＝１４１.42 MPa ，＝０，３＝１４１.42 MPa ；（2）r 4=245 MPa 。 评分标准：主应力5分，相当应力5分。 七、max =０.64 MPa ，min =-6.04 MPa 。 评分标准：内力5分，公式6分，结果4分。 F cr d 3m 1..5qa F S 图 M 图 F S 图 — — + M 图 qa 2 qa 2／2
第二章 轴向拉伸与压缩 1、试求图示各杆1-1和2-2横截面上的轴力,并做轴力图。 （1） （2） 2、图示拉杆承受轴向拉力F =10kN ，杆的横截面面积A =100mm 2 。如以α表示斜截面与横 截面的夹角，试求当α=10°,30°,45°,60°,90°时各斜截面上的正应力和切应力,并用图表示其方向。 3、一木桩受力如图所示。柱的横截面为边长200mm 的正方形,材料可认为符合胡克定律,其弹性模量E =10GPa 。如不计柱的自重，试求： (1)作轴力图； (2)各段柱横截面上的应力； (3)各段柱的纵向线应变； (4)柱的总变形。 4、(1)试证明受轴向拉伸(压缩)的圆截面杆横截面沿圆周方向的线应变d ε,等于直径方向的 线应变d ε。 (2)一根直径为d =10mm 的圆截面杆,在轴向拉力F 作用下,直径减小0.0025mm 。如材料的弹性摸量E =210GPa ，泊松比ν=0.3,试求轴向拉力F 。 (3)空心圆截面钢杆,外直径D =120mm,内直径d =60mm,材料的泊松比ν=0.3。当其受轴向拉伸时, 已知纵向线应变ε=0.001,试求其变形后的壁厚δ。
5、图示A和B两点之间原有水平方向的一根直径d=1mm的钢丝,在钢丝的中点C加一竖直荷载F。已知钢丝产生的线应变为ε=0.0035,其材料的弹性模量E=210GPa，钢丝的自重不计。试求： (1) 钢丝横截面上的应力(假设钢丝经过冷拉,在断裂前可认为符合胡克定律)； (2) 钢丝在C点下降的距离?； (3) 荷载F的值。 6、简易起重设备的计算简图如图所示.一直斜杆AB应用两根63mm×40mm×4mm不等边角钢组 [σ=170MPa。试问在提起重量为P=15kN的重物时,斜杆AB是否满足强度成,钢的许用应力] 条件? 7、一结构受力如图所示,杆件AB,AD均由两根等边角钢组成。已知材料的许用应力[σ=170MPa，试选择杆AB,AD的角钢型号。 ] E
***学院期末考试试卷 一、 填空题（总分20分，每题2分） 1、求杆件任一截面上的内力时，通常采用 法。 2、工程中常以伸长率将材料分为两大类：伸长率大于5%的材料称为 材料。 3、梁截面上剪力正负号规定，当截面上的剪力使其所在的分离体有 时针方向转动趋势时为负。 4、虎克定律可以写成/N l F l E A ?=，其中E 称为材料的 ，EA 称为材料的 。 5、材料力学在研究变形固体时作了连续性假设、 假设、 假设。 6、在常温、静载情况下，材料的强度失效主要有两种形式：一种是 ，一种是 。 7、在设计中通常由梁的 条件选择截面，然后再进行 校核。 8、外力的作用平面不与梁的形心主惯性平面重合或平行，梁弯曲后的扰曲轴不在外力作用平 面内，通常把这种弯曲称为 。 9、在工程实际中常见的组合变形形式有斜弯曲、 ， 。 10、当材料一定时，压杆的柔度λ越大，则其稳定系数?值越 。 二、 单项选择(总分20分，每题2分) 1、构件的刚度是指( ) A. 在外力作用下构件抵抗变形的能力 B. 在外力作用下构件保持原有平衡态的能力 C. 在外力作用下构件抵抗破坏的能力 D. 在外力作用下构件保持原有平稳态的能力 2、轴向拉伸细长杆件如图所示，则正确的说法应是( ) A 1-1、2-2面上应力皆均匀分布 B 1-1面上应力非均匀分布，2-2面上应力均匀分布 C 1-1面上应力均匀分布，2-2面上应力非均匀分布 D 1-1、2-2面上应力皆非均匀分布
4、单位长度扭转角 与（ ）无关。 A 杆的长度； B 扭矩 C 材料性质； D 截面几何性质。 5、当梁的某段上作用均布荷载时。该段梁上的（ ）。 A. 剪力图为水平直线 B 弯矩图为斜直线。 C. 剪力图为斜直线 D 弯矩图为水平直线 6、应用叠加原理求梁横截面的挠度、转角时，需要满足的条件是（ ）。 A 梁必须是等截面的 B 梁必须是静定的 C 变形必须是小变形； D 梁的弯曲必须是平面弯曲 7.若某轴通过截面的形心，则（ ） A ．该轴一定为主轴， B. 该轴一定是形心轴 C ．在所有轴中，截面对该轴的惯性矩最小。 D. 截面对该轴的静矩等于零。 8、关于中性轴，下列说法正确的是（ ）。 A. 中性轴是梁的轴线 B. 中性轴的位置依截面上正应力的分布而定 C. 梁弯曲时，中性轴也随之弯曲 D. 中性轴是中性层与横截面的交线。 9、影响梁弯曲程度越大的原因是（ ）。 A. 抗弯刚度越大 B.抗弯刚度越小，而截面上的弯矩越大 C. 抗弯刚度越大，而截面上的弯矩越小 D. 截面上的弯矩越小 10、某点的应力状态如图所示,当σx ,σy ,σz 不变,τx 增大时,关于εx 值的说法正确的是（ ） A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 无法判定 三、简答题（总分24分，每题6分） 1、梁的受力图如图所示，画剪力图时应分几段？画弯矩图时应分几段？ 2、一般条件下，梁的强度条件是由什么强度来控制的？ 3、用叠加法求梁的位移，应具备什么条件？ P 2P P ()C () D
材料力学第五版课后答案孙训芳 [习题2-2]一打入基地内的木桩如图所示，杆轴单位长度的摩擦力f=kx**2，试做木桩的后力图。 解：由题意可得： 33 233 110 ,,3/()3/(/)l l N fdx F kl F k F l F x Fx l dx F x l =====? ?1 有3 [习题2-3] 石砌桥墩的墩身高m l 10=，其横截面面尺寸如图所示。荷载kN F 1000=，材料的密度3 /35.2m kg =ρ，试求墩身底部横截面上的压应力。 解：墩身底面的轴力为： g Al F G F N ρ--=+-=)( 2-3图 )(942.31048.935.210)114.323(10002kN -=????+?--= 墩身底面积：)(14.9)114.323(2 2 m A =?+?= 因为墩为轴向压缩构件，所以其底面上的正应力均匀分布。 MPa kPa m kN A N 34.071.33914.9942.31042-≈-=-== σ [习题2-7] 图示圆锥形杆受轴向拉力作用，试求杆的伸长。 2-7图 解：取长度为dx 截离体（微元体）。则微元体的伸长量为： )()(x EA Fdx l d = ? ，??==?l l x A dx E F dx x EA F l 00) ()(
l x r r r r =--121，22112 112d x l d d r x l r r r +-=+?-=， 22 11 222)(u d x l d d x A ?=??? ??+-=ππ，dx l d d du d x l d d d 2)22(12112 -==+- du d d l dx 122-=，)()(22)(221212u du d d l du u d d l x A dx -?-=?-=ππ 因此， )()(2)()(202100 u du d d E Fl x A dx E F dx x EA F l l l l ??? --===?π l l d x l d d d d E Fl u d d E Fl 0 11 221021221)(21)(2?? ???? ??????+--=??? ???-=ππ ???? ? ? ??? ???-+ --=21221)(2111 221d d l l d d d d E Fl π ??? ???--= 122122)(2d d d d E Fl π2 14d Ed Fl π= [习题2-10] 受轴向拉力F 作用的箱形薄壁杆如图所示。已知该材料的弹性常数为ν,E ，试求C 与D 两点间的距离改变量CD ?。 解：EA F E A F νν νεε- =-=-=/' 式中，δδδa a a A 4)()(2 2 =--+=，故：δ ν εEa F 4' - = δνεEa F a a 4'-==?， δ νE F a a a 4' -=-=?
第九章 强度理论 习 题 9-1 脆性材料的极限应力+b σ＝40MPa ，- b σ＝130MPa ，从受力物体内取下列三个单元 体(a)、(b)、(c)，受力状态如图示。试按（1）第一强度理论，（2）第二强度理论，判断何者已到达危险状态，设30.0=μ。 解：按第一强度理论 （a ）：114540xd σσ==>，危险。其余安全。 按第二强度理论 （b ）()2 12335120350.312071xd b σσμσσμσ+ =-+=+?=+?=>，危险。其余安全。 9-2 塑性材料的极限应力σs ＝200 MPa ，从受力物体内取下列三个单元体（a ）、（b ）、（c ），受力状态如图示。试按（1）第三强度理论，（2）第四强度理论，判断何者已达到危险状态。 解：按第三强度理论： （a ）3 1316060220xd s σσστ=-=+=>危险。其余安全。 按第四强度理论：按下列公式计算 4xd σ= 全部都不安全。
9-3 工字钢梁受载荷时，某一点处的受力情况表示如下： σ=120MPa ，τ=40MPa 。若[σ]=140MPa ，试按第四强度理论作强度校核。 解： [] 4138xd MPa σσ=< 所以安全。 9-4 某梁在平面弯曲下，已知危险截面上作用有弯矩M ＝50.9 m kN ?，剪力F S ＝134.6 kN ，截面为No. 22b 工字钢，[σ]＝160 MPa ，试根据第三强度理对梁作主应力校核。 解：A 点： 3 max 6 31350.910156.6232510 156.62xd M MPa W MPa σσσσ-?===?=-= C 点： [] 2 42 2 26 4 1.5xd pD t t p MPa σσσ= ?==≤???= ==3 23 3134.61075.7618.7109.510 2151.53xd QS MPa Jt MPa τστ--?===???== B 点： 题 9-3 图
材料力学试卷及答案
题目部分，(卷面共有21题,100.0分,各大题标有题量和总分) 一、选择题(包括单选和多选) (14小题,共42.0分) (3分)[1] 圆轴受扭时，轴表面各点处于______。 A、单向应力状态. B、二向应力状态． C、三向应力状态． D、各向等应力状态． (3分)[2] 决定截面弯曲中心位置的因素为( )。
A、截面的形状及尺寸 B、截面形状尺寸及材料的力学性质 C、梁的受力情况和约束情况 D、截面形状尺寸及梁的受力情况 (3分)[3] 由脆性材料所制成的构件，其危险点处的应力状态如下列各图。当对它们进行强度校核时，宜用第一强度理论的为( )，宜用第二或莫尔强度理论的为( )，宜用莫尔强度理论的为( )。
(3分)[4] 空心圆轴，其内外径之比为α,扭转时轴内的最大切应力为τ，这时横截面上内边缘 处的切应力为( )。 A、O B、ατ C、τ／α D、(1-α4)τ (3分)[5] 图所示交变应力的循环特征r=____。 A、-0.6 B、0.6 C、-1.7 D、1.7
(3分)[6] 若两等直杆的横截面积A，长度L相同．两端所受的轴向拉力P也相同，但材料不同，则两杆的应力和伸长是否相同? A、和均相同． B、相同，不同． C、和均不同． D、不同，相同． (3分)[7] 已知交变应力的平均应力，应力幅。则其最大应力 =_______，最小应力=___________；循环特征=_________。 (3分)[8] 如图所示，AC梁在C端装有一个无摩擦滑轮，且通过钢索挂着一个重量为P的物体，B截面的弯矩值为_________。